Rozwiązanie termiczne modułu mocy IGBT
IGBT, jako nowy typ półprzewodnikowego urządzenia mocy, odgrywa ważną rolę w nowych dziedzinach, takich jak transport kolejowy, nowe pojazdy energetyczne i inteligentne sieci. Naprężenia termiczne spowodowane nadmierną temperaturą mogą prowadzić do awarii modułów mocy IGBT. W takim przypadku rozsądna konstrukcja odprowadzania ciepła i niezakłócone kanały odprowadzania ciepła mogą skutecznie zmniejszyć ciepło wewnętrzne modułu, spełniając w ten sposób wymagania wydajnościowe modułu. Dlatego stabilności modułów mocy IGBT nie można osiągnąć bez dobrego zarządzania temperaturą.
Moduły mocy IGBT klasy samochodowej zwykle wykorzystują chłodzenie cieczą do rozpraszania ciepła, które dzieli się dalej na pośrednie chłodzenie cieczą i bezpośrednie chłodzenie cieczą. Pośrednie chłodzenie cieczą wykorzystuje podłoże chłodzące o płaskim dnie, z warstwą przewodzącego ciepło smaru silikonowego pokrytą podłożem i ściśle przymocowaną do płyty chłodzącej ciecz. Następnie ciecz chłodząca przepuszczana jest przez płytę chłodzącą ciecz, a ścieżką chłodzenia jest: chip DBC podłoże płaskodenne podłoże chłodzące przewodzący ciepło płynny smar silikonowy płyn chłodzący płytę chłodzącą. Chip służy jako źródło ciepła, a ciepło jest przekazywane głównie do płyty chłodzącej ciecz przez podłoże DBC, podłoże rozpraszające ciepło o płaskim dnie i smar silikonowy przewodzący ciepło. Płyta chłodząca ciecz następnie uwalnia ciepło poprzez konwekcję chłodzenia cieczą.
W bezpośrednim chłodzeniu cieczą stosuje się podłoże rozpraszające ciepło typu igłowego. Podłoże rozpraszające ciepło umieszczone na spodzie modułu mocy zawiera strukturę rozpraszającą ciepło w kształcie igłowego żebra, którą można bezpośrednio uszczelnić pierścieniem uszczelniającym w celu odprowadzania ciepła przez płyn chłodzący. Ścieżka rozpraszania ciepła odbywa się z chłodziwa podłoża typu DBC typu chip DBC, rozpraszającego ciepło, bez konieczności stosowania smaru silikonowego przewodzącego ciepło. Metoda ta umożliwia bezpośredni kontakt modułu mocy IGBT z chłodziwem, zmniejszając całkowitą wartość oporu cieplnego modułu o około 30%. Struktura żebra igłowego znacznie poprawia powierzchnię rozpraszania ciepła, znacznie poprawiając efektywność rozpraszania ciepła. Gęstość mocy modułu mocy IGBT może być również zaprojektowana tak, aby była większa.
Smar termoprzewodzący to materiał przewodzący ciepło, który zmniejsza opór cieplny styku międzyfazowego, o grubości do 100 mikronów (grubość linii kleju lub BLT) i współczynniku przewodzenia ciepła od 0,4 do 10 W/m·K Może zmniejszyć opór cieplny styku między urządzeniami zasilającymi a radiatorami spowodowany szczelinami powietrznymi i zrównoważyć różnicę temperatur między interfejsami. Rozsądny wybór materiału interfejsu termicznego, przewodzący ciepło smar silikonowy, może chronić bezpieczną i stabilną pracę modułów IGBT.
